铸造基础知识.

铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。

铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一。

铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，已有约6000年的历史。

中国约在公元前1700～前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期，工艺上已达到相当高的水平。

中国商朝的重875公斤的司母戊方鼎，战国时期的曾侯乙尊盘，西汉的透光镜，都是古代铸造的代表产品早期的铸件大多是农业生产、宗教、生活等方面的工具或用具，艺术色彩浓厚。

那时的铸造工艺是与制陶工艺并行发展的，受陶器的影响很大。

中国在公元前513年，铸出了世界上最早见于文字记载的铸铁件—晋国铸型鼎,重约270公斤。

欧洲在公元八世纪前后也开始生产铸铁件。

铸铁件的出现，扩大了铸件的应用范围。

例如在15～17世纪，德、法等国先后敷设了不少向居民供饮用水的铸铁管道。

18世纪的工业革命以后，蒸汽机、纺织机和铁路等工业兴起，铸件进入为大工业服务的新时期，铸造技术开始有了大的发展。

进入20世纪，铸造的发展速度很快，其重要因素之一是产品技术的进步，要求铸件各种机械物理性能更好，同时仍具有良好的机械加工性能；另一个原因是机械工业本身和其他工业如化工、仪表等的发展，给铸造业创造了有利的物质条件。

如检测手段的发展，保证了铸件质量的提高和稳定，并给铸造理论的发展提供了条件；电子显微镜等的发明，帮助人们深入到金属的微观世界，探查金属结晶的奥秘，研究金属凝固的理论，指导铸造生产。

在这一时期内开发出大量性能优越，品种丰富的新铸造金属材料，如球墨铸铁，能焊接的可锻铸铁，超低碳不锈钢，铝铜、铝硅、铝镁合金，钛基、镍基合金等，并发明了对灰铸铁进行孕育处理的新工艺，使铸件的适应性更为广泛。

50年代以后，出现了湿砂高压造型，化学硬化砂造型和造芯，负压造型以及其他特种铸造、抛丸清理等新工艺，使铸件具有很高的形状、尺寸精度和良好的表面光洁度，铸造车间的劳动条件和环境卫生也大为改善。

第一章铸造工艺基础§1 液态合金的充型充型: 液态合金填充铸型的过程.充型能力: 液态合金充满铸型型腔,获得形状完整,轮廓清晰的铸件的能力充型能力不足:易产生: 浇不足: 不能得到完整的零件.冷隔:没完整融合缝隙或凹坑, 机械性能下降.一合金的流动性液态金属本身的流动性----合金流动性1 流动性对铸件质量影响1) 流动性好,易于浇出轮廓清晰,薄而复杂的铸件.2) 流动性好,有利于液态金属中的非金属夹杂物和气体上浮,排除.3) 流动性好,易于对液态金属在凝固中产生的收缩进行补缩.2 测定流动性的方法:以螺旋形试件的长度来测定: 如灰口铁:浇铸温度1300℃试件长1800mm.铸钢: 1600℃100mm3 影响流动性的因素主要是化学成分:1) 纯金属流动性好:一定温度下结晶,凝固层表面平滑,对液流阻力小2) 共晶成分流动性好:恒温凝固,固体层表面光滑,且熔点低,过热度大.3) 非共晶成分流动性差: 结晶在一定温度范围内进行,初生数枝状晶阻碍液流二浇注条件1 浇注温度: t↑合金粘度下降,过热度高. 合金在铸件中保持流动的时间长,∴t↑提高充型能力. 但过高,易产生缩孔,粘砂,气孔等,故不宜过高2 充型压力: 液态合金在流动方向上所受的压力↑充型能力↑如砂形铸造---直浇道,静压力. 压力铸造,离心铸造等充型压力高.三铸型条件1 铸型结构: 若不合理,如壁厚小, 直浇口低, 浇口小等充↓2 铸型导热能力: 导热↑金属降温快,充↓如金属型3 铸型温度: t↑充↑如金属型预热4 铸型中气体: 排气能力↑充↑减少气体来源,提高透气性, 少量气体在铸型与金属液之间形成一层气膜,减少流动阻力,有利于充型.§2 铸件的凝固和收缩铸件的凝固过程如果没有合理的控制,铸件易产生缩孔,缩松一铸件的凝固1 凝固方式:铸件凝固过程中,其断面上一般分为三个区: 1—固相区2—凝固区3—液相区对凝固区影响较大的是凝固区的宽窄,依此划分凝固方式.1) 逐层凝固:纯金属,共晶成分合金在凝固过程中没有凝固区,断面液,固两相由一条界限清楚分开,随温度下降,固相层不断增加,液相层不断减少,直达中心.2) 糊状凝固合金结晶温度范围很宽,在凝固某段时间内,铸件表面不存在固体层,凝固区贯穿整个断面,先糊状,后固化.3) 中间凝固大多数合金的凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间.2 影响铸件凝固方式的因素1) 合金的结晶温度范围范围小: 凝固区窄,愈倾向于逐层凝固如: 砂型铸造, 低碳钢逐层凝固, 高碳钢糊状凝固2) 铸件的温度梯度合金结晶温度范围一定时,凝固区宽度取决于铸件内外层的温度梯度.温度梯度愈小,凝固区愈宽.(内外温差大,冷却快,凝固区窄)二合金的收缩液态合金从浇注温度至凝固冷却到室温的过程中,体积和尺寸减少的现象---.是铸件许多缺陷(缩孔,缩松,裂纹,变形,残余应力)产生的基本原因.1 收缩的几个阶段1) 液态收缩: 从金属液浇入铸型到开始凝固之前. 液态收缩减少的体积与浇注温度质开始凝固的温度的温差成正比.2) 凝固收缩: 从凝固开始到凝固完毕. 同一类合金,凝固温度范围大者,凝固体积收缩率大.如: 35钢,体积收缩率3.0%, 45钢 4.3%3) 固态收缩: 凝固以后到常温. 固态收缩影响铸件尺寸,故用线收缩表示.2 影响收缩的因素1) 化学成分: 铸铁中促进石墨形成的元素增加,收缩减少. 如: 灰口铁C, Si↑,收↓,S↑收↑.因石墨比容大,体积膨胀,抵销部分凝固收缩.2) 浇注温度: 温度↑液态收缩↑3) 铸件结构与铸型条件铸件在铸型中收缩会受铸型和型芯的阻碍.实际收缩小于自由收缩.∴铸型要有好的退让性.3 缩孔形成在铸件最后凝固的地方出现一些空洞,集中—缩孔. 纯金属,共晶成分易产生缩孔*产生缩孔的基本原因: 铸件在凝固冷却期间,金属的液态及凝固受缩之和远远大于固态收缩.4 影响缩孔容积的因素(补充)1) 液态收缩,凝固收缩↑缩孔容积↑2) 凝固期间,固态收缩↑,缩孔容积↓3) 浇注速度↓缩孔容积↓4) 浇注速度↑液态收缩↑易产生缩孔5 缩松的形成由于铸件最后凝固区域的收缩未能得到补足,或者,因合金呈糊状凝固,被树枝状晶体分隔开的小液体区难以得到补缩所至.1) 宏观缩松肉眼可见,往往出现在缩孔附近,或铸件截面的中心.非共晶成分,结晶范围愈宽,愈易形成缩松.2) 微观缩松凝固过程中,晶粒之间形成微小孔洞---凝固区,先形成的枝晶把金属液分割成许多微小孤立部分,冷凝时收缩,形成晶间微小孔洞. 凝固区愈宽,愈易形成微观缩松,对铸件危害不大,故不列为缺陷,但对气密性,机械性能等要求较高的铸件,则必须设法减少.(先凝固的收缩比后凝固的小,因后凝固的有液,凝,固三个收缩,先凝固的有凝,固二个收缩区----这也是形成微观缩松的基本原因.与缩孔形成基本原因类似)6 缩孔,缩松的防止办法基本原则: 制定合理工艺—补缩, 缩松转化成缩孔.顺序凝固: 冒口—补缩同时凝固: 冷铁—厚处. 减小热应力,但心部缩松,故用于收缩小的合金.l 安置冒口,实行顺序凝固,可有效的防止缩孔,但冒口浪费金属,浪费工时,是铸件成本增加.而且,铸件内应力加大,易于产生变形和裂纹.∴主要用于凝固收缩大,结晶间隔小的合金.l 非共晶成分合金,先结晶树枝晶,阻碍金属流动,冒口作用甚小.l 对于结晶温度范围甚宽的合金,由于倾向于糊状凝固,结晶开始之后,发达的树枝状骨状布满整个截面,使冒口补缩道路受阻,因而难避免显微缩松的产生.显然,选用近共晶成分和结晶范围较窄的合金生产铸件是适宜的.§3 铸造内应力,变形和裂纹凝固之后的继续冷却过程中,其固态收缩若受到阻碍,铸件内部就发生内应力,内应力是铸件产生变形和裂纹的基本原因.(有时相变膨胀受阻,负收缩)一内应力形成1 热应力: 铸件厚度不均,冷速不同,收缩不一致产生.塑性状态: 金属在高于再结晶温度以上的固态冷却阶段,受力变形,产生加工硬化,同时发生的再结晶降硬化抵消,内应力自行消失.(简单说,处于屈服状态,受力—变形无应力)弹性状态: 低于再结晶温度,外力作用下,金属发生弹性变形,变形后应力继续存在.举例: a) 凝固开始,粗细处都为塑性状态,无内应力∵两杆冷速不同,细杆快,收缩大,∵受粗杆限制,不能自由收缩,相对被拉长,粗杆相对被压缩,结果两杆等量收缩.b) 细杆冷速大,先进如弹性阶段,而粗杆仍为塑性阶段,随细杆收缩发生塑性收缩,无应力.c) 细杆收缩先停止,粗杆继续收缩,压迫细杆,而细杆又阻止粗杆的收缩,至室温, 粗杆受拉应力(+),(-) 由此可见,各部分的温差越大,热应力也越大,冷却较慢的部分形成拉应力,冷却较快的部分形成压应力.预防方法: 1 壁厚均匀2 同时凝固—薄处设浇口,厚处放冷铁优点: 省冒口,省工,省料缺点: 心部易出现缩孔或缩松,应用于灰铁锡青铜,因灰铁缩孔、缩松倾向小，锡青铜糊状凝固，用顺序凝固也难以有效地消除其显微缩松。

一、浇注位置的确定原则1、铸件的重要加工面、主要工作面和受力面应尽量放在底部或侧面，以防止这些表面上产生砂眼、气孔和夹渣等铸造缺陷2、浇注位置应有利于所确定的凝固顺序。

对于收缩较大的合金浇注位置应尽量满足顺序凝固的原则。

铸件厚实部分一般应置于浇注位置上方，以利于设置冒口补缩3、浇注位置应有利于砂芯的定位和稳固支撑，使排气通畅。

尽量避免吊芯、悬臂砂芯4、铸件的大平面应放置于下部或倾斜放置，以防止夹砂等缺陷。

有时为了方便造型，采用“横做立浇”、“平做斜浇”的方法5、铸件的薄壁部位应置于浇注位置的下部或侧面，以防止浇不到、冷隔的等铸造缺陷6、在大批量生产中，应使铸件的毛刺、飞翅易于清理7、要避免厚实铸件的冒口下面的主要工作面产生偏析二、分型面的确定原则1、尽可能将铸件的全部或大部分放在同一箱内，以减少因错型造成的尺寸偏差2、应尽量把铸件的加工定位面和主要加工面放在同一箱内，以减少加工定位的尺寸偏差3、要尽量减少分型面的数量。

在机器铸造中一般采用一个分型面。

4、在机器铸造中，选择分型面时，应尽量避免使用活块，必要时用砂芯代替活块5、应尽量减少砂芯的数量6、应尽量使分型面为平面，必要时也可不做成平面7、为方便起模，分型面应选在铸件的最大截面处。

对于较高的铸件，尽量不使铸件在一箱内过高8、在考虑造型、浇注、制芯的基础上，分型面的选择还应有利于清理9、选择分型面时应考虑到造型方法。

高压造型与震击造型和射压造型相比，砂型紧实度较高，狭小吊砂处易坏型，故在高压造型中应避免狭小吊砂三、合型前的准备1、熟悉铸造工艺图，了解铸型结构特点，准备好芯撑、过滤网、浇口杯及所需的砂芯等2、检查型腔和砂芯的芯头的几何形状及尺寸，损坏的要修补或更换，修补的砂芯要进一步检查和烘干3、清除型腔、浇注系统和砂芯表面的浮砂与赃物，检查出气孔和砂芯排气道，保证其畅通4、砂芯下到砂型内后，检查起形状、尺寸和间隙，符合要求后，紧固砂芯四、合型过程1、为防止跑火，可根据情况在分型面四周放置封火泥条或石棉绳2、合型时，上型要成水平状态，缓慢下落，准确定位合型3、检查直浇道与下型横浇道位置，砂芯有无卡砂的可能4、检查分型面处，是否合严，如有间隙，应采取杜绝跑火措施5、放好压铁和紧固好砂型6、放浇、冒口杯，盖好浇口杯，准备浇注五、自硬树脂砂的种类及优缺点自硬树脂砂工艺系指在室温下，通过向型、芯砂加入一定量的液体树脂粘结剂及固化剂，使之在芯盒或砂箱中在一定时间内能自行硬化成型的一种造型、制芯工艺。

铸造必备基础知识在进行铸造工艺之前，了解铸造必备的基础知识是非常重要的。

本文将介绍铸造工艺的基本概念、材料选择、铸造方法、设计和工艺控制等方面的知识。

一、铸造的基本概念铸造是指将熔化的金属或非金属材料，通过浇筑或其他注入方式，借助于一定形状的模具，在其冷却过程中制成所需的零件或产品的工艺过程。

铸造是制造业中最常用的成型方法之一，具有形状复杂、尺寸精确、材料多样化等优点。

二、材料选择在铸造中，常用的金属材料包括铁、铜、铝、锌等。

选择合适的材料取决于产品的需求，如机械性能、耐腐蚀性、导电性等。

此外，还要考虑材料的可铸造性，如熔点、流动性等特性。

三、铸造方法铸造方法主要分为砂型铸造、金属型铸造和持续铸造等几种。

砂型铸造是最常见的一种，通过在模具中填充湿砂，形成铸型，然后在铸型中浇注熔化的金属。

金属型铸造主要用于高温合金和特殊材料的铸造。

持续铸造适用于大量生产和连续铸造的情况。

四、设计和工艺控制在进行铸造产品的设计时，需要考虑模具的结构、冷却方式、缩孔和气孔等缺陷的预防。

同时，还需要进行合理的工艺控制，如控制熔化温度、浇注速度、冷却时间等，来保证产品的质量。

五、常见问题和解决方法在铸造过程中，常见的问题包括缺陷、变形和裂纹等。

要解决这些问题，可以采用改进模具设计、增加冷却措施、调整工艺参数等方法。

六、铸造在工业中的应用铸造广泛应用于机械制造、汽车、航空航天、建筑等领域。

铸造的发展还推动了材料科学和工艺技术的进步。

七、总结铸造是一种常见且重要的制造方法，它具有成本低、生产效率高等特点。

在进行铸造前，了解铸造的基本概念、材料选择、铸造方法、设计和工艺控制等方面的知识是必不可少的，有助于提高产品的质量和生产效率。

随着科技的不断进步，铸造技术也在不断革新，为各行各业的发展做出了重要贡献。

铸造实习课件目录第一节铸造基础知识 (4)一、铸造生产概述 (4)二、铸造生产常规工艺流程 (4)第二节砂型铸造工艺 (5)一、型砂和芯砂的制备 (5)二、型砂的性能 (5)三、铸型的组成 (6)四、浇冒口系统 (6)五、模样和芯盒的制造 (7)第三节合金的熔炼 (9)一、铝合金的熔炼 (9)二、铸铁的熔炼 (10)第四节造型 (12)一、手工造型 (12)二、制芯 (15)三、合型 (16)四、造型的基本操作 (16)五、合金的浇注 (18)六、机器造型 (19)第五节铸造工艺设计 (21)一、分型面 (21)二、型芯 (22)三、铸造工艺参数 (22)四、模样的结构特点 (22)第六节铸件常见缺陷的分析 (24)铸工实习安全技术守则 (25)第七节铸工概论 (26)一、铸造的辉煌历史 (26)二、铸造的分类 (26)第八节特种铸造 (27)一、压力铸造 (27)二、实型铸造 (28)三、离心铸造 (28)四、低压铸造 (29)五、熔模铸造 (30)六、垂直分型无箱射压造型 (31)七、金属型铸造 (31)八、多触头高压造型 (32)九、真空密封造型 (33)第九节铸造工艺图的绘制 (34)一、铸造工艺图 (34)二、浇注位置 (34)三、分型面 (34)四、机械加工余量和铸孔 (34)五、拔模斜度 (35)六、铸造圆角 (35)七、型芯、芯头及芯座 (35)八、铸造收缩率 (35)九、铸造工艺图的绘制 (35)十、模样图的绘制 (35)十一、铸型装配图的绘制 (36)十二、铸件图的绘制 (37)十三、模样、型腔、铸件和零件之间的尺寸与空间的关系 (37)十四、铸造技术的发展趋势 (37)第一节铸造基础知识一、铸造生产概述铸造是熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状和性能铸件的成形方法。

铸件一般是毛坯，经切削加工等才成为零件。

零件精度要求较低和表面粗糙度，参数值允许较大的零件，或经过特种铸造的铸件也可直接使用。

铸造——将液体金属浇注到具有与零件形状相应的铸型型腔中，待其冷却凝固后获得铸件的方法。

作为一种成型工艺，熔铸的基本优点在于液态金属的抗剪应力很小，易于成型。

优点：1、原材料来源广，价格低廉，如废钢、废件、切屑等；生产成本低，与其它成形工艺相比，铸造具有明显的优势。

2、铸造是金属液态成形，因此可生产形状十分复杂，尤其是具有复杂内腔的各种尺寸规格的毛坯或零件。

3、铸件的形状尺寸与零件非常接近，减少了切削量，属于无切削加工；4、铸件的大小、重量及生产批量不受限制，可生产多种金属或合金的产品，比较灵活。

5、应用广泛，农业机械中40%~70%、机床中70%~80%的重量都是铸件。

缺点：1、铸件的力学性能不如相同化学成分的锻件好2、铸件质量不够稳定，工序多，影响因素复杂，工艺过程较难控制。

3、制品中有各种缺陷与不足。

微观组织随位置变化，化学成分随位置变化。

如铸件内部常存在气孔、缩孔、缩松、夹杂、砂眼和裂纹等缺陷。

4、尺寸精度较低。

5、铸造生产的劳动条件较差。

砂型铸造中，单件、小批量生产，工人劳动强度大砂型铸造——是以砂为主要造型材料制备铸型的一种铸造方法。

主要工序为：制作模样及型芯盒，配制型砂、芯砂，造型、造芯及合箱，熔化与浇注，铸件的清理与检查等。

简述砂型铸造的基本工艺过程。

（1）造型：用型砂及模样等工艺设备制造铸型。

通常分为手工造型和机器造型。

造芯、涂料、开设浇注系统、合型。

（2）熔炼与浇注熔炼：使金属由固态转变为熔融状态。

浇注：将熔融金属从浇包注入铸型。

（3）落砂与清理落砂：用手工或机械使铸件与型砂、砂箱分开。

清理：落砂后在铸件上清理表面粘砂、型砂、表面金属等。

金属型铸造——将液态金属浇入金属材料制成的铸型中以获得铸件的方法。

优点：1、尺寸精度高，表面质量好，机械加工余量小;2、金属型导热性好，冷却速度快，铸件晶粒细小，力学性能好;3、一型多铸，生产效率高，易于机械化或自动化;4、节省造型材料，环境污染小，劳动条件好。